[发明专利]一种通用型EMCCD单板相机系统

权利要求书

1.一种通用型EMCCD单板相机系统，其特征在于包括镜头(1)、计算机(2)、EMCCD器件背板(3)和底板(4)，所述底板(4)包括系统供电单元(4-1)、FPGA控制单元(4-2)、串口控制单元(4-3)、转移时钟驱动单元(4-5)、倍增时钟驱动单元(4-6)、低通滤波单元(4-7)、两路相关双采样A/D转换单元(4-8)、电平转换单元(4-9)、Cameralink输出接口单元(4-10)，所述系统供电单元(4-1)分别与各单元连接，提供稳定的电压；FPGA控制单元(4-2)分别与转移时钟驱动单元(4-5)、倍增时钟驱动单元(4-6)、电平转换单元(4-9)、CameraLink接口单元(4-10)和串口控制单元(4-3)连接；

所述EMCCD器件背板(3)包括EMCCD传感器芯片(3-1)、偏置电压单元(3-2)和模拟信号读出单元(3-3)，EMCCD器件背板(3)通过接插件与底板(4)上的系统供电单元(4-1)、转移时钟驱动单元(4-5)、倍增时钟驱动单元(4-6)、低通滤波单元(4-7)连接，低通滤波单元(4-7)接收模拟信号读出单元(3-3)输出的模拟信号后与相关双采样A/D转换单元(4-8)连接进行模数转换，再经过电平转换单元(4-9)，最后传输到FPGA控制单元(4-2)；EMCCD器件背板(3)通过固定结构与镜头(1)连接；

所述计算机(2)包括显示单元(2-1)、串口软件单元(2-2)和图像采集卡单元(2-3)，该串口软件单元(2-2)与串口控制单元(4-3)连接，用于发送指令；图像采集卡单元(2-3)与Cameralink输出接口单元(4-10)连接，用于接收图像数据；

作为电子学系统直接成像的过程为：将用Verilog硬件语言编写适配具体EMCCD传感器芯片(3-1)的驱动程序烧录到FPGA控制单元(4-2)中，FPGA控制单元(4-2)产生EMCCD传感器芯片(3-1)工作所需不同的时序控制信号，一部分时序控制信号通过转移时钟驱动单元(4-5)，一部分通过倍增时钟驱动单元(4-6)，得到适配EMCCD传感器芯片(3-1)的驱动信号；EMCCD传感器芯片(3-1)接收到正确的驱动信号和直流偏置后产生代表图像数据的电 荷包，经过转移、转换输出为模拟图像数据信号，具体为微弱的模拟电平信号；模拟电平信号先经过模拟信号读出单元(3-3)提高驱动能力，再连接到低通滤波单元(4-7)进行滤波去噪和放大后，进入相关双采样A/D转换单元(4-8)进行采样和模数转换，再经过电平转换单元(4-9)送入FPGA控制单元(4-2)进行缓存，FPGA控制单元(4-2)将缓存的数据依次读出至Cameralink输出接口单元(4-10)，Cameralink输出接口单元(4-10)与计算机(2)用线缆相连，最后成像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于作为电子学系统成像需要控制相机系统的各项参数和工作模式，即FPGA控制单元(4-2)通过串口控制单元(4-3)接受计算机(2)的指令，来控制像素速率、积分时间、倍增增益、输出通道选择参数；串口控制单元(4-3)采用RS232协议，串口控制单元(4-3)发送指令缓存在FPGA控制单元(4-2)内，FPGA控制单元(4-2)读取该指令，更改不同寄存器的值。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括DDR2存储单元(4-4)和Cameralink输入接口单元(4-11)作为演示成像的相机系统，DDR2存储单元(4-4)与FPGA控制单元(4-2)连接，用于存储图像数据；Cameralink输入接口单元(4-11)与FPGA控制单元(4-2)连接，用于接收外部输入数据流；FPGA控制单元(4-2)将EMCCD图像数据存储至DDR2存储单元(4-4)，通过对DDR2存储单元(4-4)的控制，完成对视频数据信号的读写；由外部视频数据信号通过Cameralink输入接口单元(4-11)输入到FPGA控制单元(4-2)，由FPGA控制单元(4-2)存储至DDR2存储单元(4-4)，通过对DDR2存储单元(4-4)的控制，完成对视频数据信号的读写。